江西专版2020中考物理复习方案第一篇教材复习专项03机械效率的测量及计算试题.docx
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专项(三) 机械效率的测量及计算 类型1 机械效率的测量 1. 林红同学用如图ZX3-1甲所示的装置进行“测量滑轮组的机械效率”的实验(忽略绳重和摩擦)。 图ZX3-1 (1)在实验中,测绳端拉力F时,应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计,且在 (选填“静止”或“拉动”)时读数。 (2)若重物以0. 1 m/s的速度匀速上升,则弹簧测力计竖直向上移动的速度为 m/s。 (3)改变动滑轮重,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出如图乙所示的图像,分析图像可知:被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越 。 (4)分析图像中的A点可知,被提升物体所受的重力为 N。 (5)林红在上述实验的基础上多使用一个滑轮再次做了实验,如图丙所示。林红多使用了一个滑轮,这样做的目的是 ( ) A. 可以省力 B. 可以省功 C. 可以省距离 D. 可以改变拉力的方向 (6)林红同学分别使用动滑轮重相同的甲、丙滑轮组提升相同的重物时,甲、丙滑轮组的机械效率 (选填“相同”或“不相同”)。 2. 林红在“探究斜面的机械效率”的实验中,用长度s=0. 50 m的木板搭成一个如图ZX3-2所示的斜面,用弹簧测力计将重力G=5. 0 N的物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端。 图ZX3-2 L/m 0. 45 0. 40 0. 35 0. 30 W额/J 0. 90 0. 80 0. 70 0. 60 (1)林红在实验中,调整斜面高度为h=0. 22 m,将物块从斜面底端匀速拉至顶端的过程中,弹簧测力计的示数F=4. 0 N,则有用功为 J。 (2)林红利用上述器材进一步研究发现,木板搭成倾角不同的斜面时,将物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端的过程中,额外功W额与斜面的水平长度L的关系如上表。 ①通过数据分析,林红得出了结论:W额与L成 比。 ②当斜面的水平长度L=0. 40 m时,斜面的机械效率为 。(写成百分数的形式,结果保留三位有效数字) 3. 林红同学用如图ZX3-3所示的装置测量杠杆的机械效率,每个钩码的质量为m,O为支点。 图ZX3-3 (1)林红将2只钩码悬挂在B点,在A点竖直向上 拉动弹簧测力计,拉力为F1,测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2,则此次杠杆的机械效率为η= 。(用已知或测量物理量的符号表示) (2)林红将2只钩码悬挂在C点,在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使C点上升高度为h2,则弹簧测力计的示数将 (选填“大于”“小于”或“等于”)F1,此次弹簧测力计做的功将 (选填“大于”“小于”或“等于”)第一次做的功,杠杆的机械效率将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 (3)林红将3只钩码悬挂在C点,在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使C点上升高度仍为h2,则第3次杠杆的机械效率与前两次相比是 (选填“最大”“最小”或“相等”)的。 (4)本实验中,影响杠杆机械效率的主要因素是 、 。 类型2 机械效率的计算 4. (不定项)[2018·江西样卷]如图ZX3-4所示,用力F拉着重为G的物体竖直匀速上升,在时间t内物体上升的高度为h(物体未拉出水面),若物体的体积为V,水的密度为ρ,则下列算式正确的是 ( ) 图ZX3-4 A. η=G3F B. η=G-ρVg3F C. W有=Gh D. P有=(G-ρVg)ht 5. 如图ZX3-5所示,建筑工人用滑轮组在20 s的时间内将重为480 N的物体匀速提升5 m,所用的拉力为300 N。求这个过程中: (1)工人做的有用功。 (2)拉力的功率。 (3)滑轮组的机械效率。 图ZX3-5 6. [2018·南昌一模]如图ZX3-6所示,A、B物块的质量分布均匀,长度分别是a、b,重力分别是GA、GB;A、B两长方体底面积SA∶SB=3∶2,滑轮下的绳子挂在两物体结合部位恰好A、B水平静止,且在拉力F=62. 5 N的作用下匀速竖直向上运动,滑轮的机械效率η=80%,GA=60 N。求: (1)A、B两物块的总重力G0。 (2)a∶b的比值是多少。 (3)A、B两物块的密度ρA∶ρB的比值是多少。 图ZX3-6 7. 如图ZX3-7所示,工人用沿斜面向上、大小为500 N的推力,将重800 N的货物从A点匀速推至B点;再用100 N的水平推力使其沿水平台面匀速运动5 s,到达C点。已知AB长3 m,BC长1. 2 m,距地面高1. 5 m。求: (1)货物在水平面上运动的速度。 (2)水平推力做功的功率。 (3)斜面的机械效率。 图ZX3-7 8. 如图ZX3-8所示,林红同学在探究利用杠杆做功的实践活动中,将杠杆一端固定,中点处挂有一重力G为20 N的物体,现在竖直提起杠杆的另一端,使物体缓慢匀速提升。(摩擦忽略不计) (1)若不计杠杆自重,求拉力F的大小。 (2)若杠杆是一根自重为5 N、材料均匀的硬棒,将物体提升的高度h为0. 1 m,林红使用杠杆所做的有用功W有为多大?机械效率η是多大? 图ZX3-8 【参考答案】 1. (1)拉动 (2)0. 3 (3)低 (4)4 (5)D (6)相同 [解析](4)忽略绳重和摩擦,提升物体重力所做的功为有用功,提升物体和动滑轮重力所做的功为总功,则滑轮组的机械效率: η=W有用W总×100%=Gh(G+G动)h×100%=GG+G动×100%, 由图乙可知,G动=1 N,η=80%,则80%=GG+1N×100%,则G=4 N。(6)林红同学分别使用动滑轮重相同的甲、丙滑轮组提升相同的重物时,若忽略绳重及摩擦,则克服动滑轮重做的功为额外功,额外功相同,做的有用功相同,因此总功相同,由η=W有用W总×100%知甲、丙滑轮组的机械效率相同。 2. (1)1. 1 (2)①正 ②65. 2% [解析](1)有用功W有=Gh=5 N×0. 22 m=1. 1 J。 (2)①由题表中实验数据可知,额外功W额与斜面水平长度L成正比。②当斜面的水平长度L=0. 40 m时,额外功W额=0. 80 J,根据勾股定理, 斜面高度h'=s2-L2=(0. 5m)2-(0. 4m)2=0. 3 m, 此时有用功W有'=Gh'=5 N×0. 3 m=1. 5 J, 总功W总'=W有'+W额=1. 5 J+0. 80 J=2. 3 J, 机械效率η'=W有'W总'=1. 5J2. 3J≈65. 2%。 3. (1)匀速 2mg×h2F1×h1×100% (2)大于 小于 变大 (3)最大 (4)杠杆的自重 提升物体的重力 [解析](1)测量杠杆的机械效率时,将2只钩码悬挂在B点,在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计,则有用功为W有用=G×h2=2mg×h2,总功W总=F1h1,则机械效率的表达式: η=W有用W总×100%=2mg×h2F1×h1×100%。 (2)钩码的悬挂点在B点时,由杠杠的平衡条件得F1×OA=G×OB;悬挂点移至C点时,由杠杠的平衡条件得F2×OA=G×OC;从图中可以看出,由OB到OC,力臂变大,所以弹簧测力计的示数变大,有用功不变,但杠杆提升的高度减小,额外功减小,又因为总功等于额外功与有用功之和,因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功,并且有用功与总功的比值变大,即杠杆的机械效率变大。 (3)因为第一次与第二次的有用功相等,并且第二次的额外功小,而机械效率等于有用功与总功的比值,所以第一次的机械效率小于第二次的机械效率;将3只钩码悬挂在C点时,物体升高的高度不变,物重增加,由W有=Gh2可得,有用功变大,但杠杆提升的高度与第二次相同,额外功与第二次相同,又因为机械效率等于有用功与总功的比值,因此第三次的机械效率大于第二次的机械效率。综上所述,第三次的机械效率最大。 4. BD 5. 解:(1)将重为480 N的物体匀速提升5 m,做的有用功: W有用=Gh=480 N×5 m=2400 J。 (2)绳子的有效段数为2,绳子自由端移动的距离: s=nh=2×5 m=10 m, 拉力做的总功:W总=Fs=300 N×10 m=3000 J, 拉力的功率:P=W总t=3000J20s=150 W。 (3)滑轮组的机械效率: η=W有用W总×100%=2400J3000J×100%=80%。 6. 解: (1)由η=W有W总×100%得,此滑轮的机械效率 η=G02F×100%=G02×62. 5N×100%=80%,解得G0=100 N。 (2)B的重力为GB=G0-GA=100 N-60 N=40 N,根据杠杆平衡条件得GA×12a=GB×12b,代入数据得60 N×12a=40 N×12b,解得a∶b=2∶3。 (2)由密度的计算公式得: ρA=GASAag,ρB=GBSBbg。将a∶b=2∶3,SA∶SB=3∶2,代入解得ρA∶ρB=3∶2。 7. 解:(1)货物在水平面上运动的速度为v=st=1. 2m5s=0. 24 m/s。 (2)水平推力做功的功率P=Wt=Fst=Fv=100 N×0. 24 m/s=24 W。 (3)在斜面上推力做的功W总=F's'=500 N×3 m=1500 J;做的有用功W有=Gh=800 N×1. 5 m=1200 J; 斜面的机械效率η=W有W总=1200J1500J=80%。 8. 解:(1)由杠杆原理可知: Fl1=Gl2,l1、l2分别为拉力F和重力G的力臂,由物体挂在杠杆中点及几何比例关系可得l1l2=21,则FG=l2l1=12,拉力F的大小F=12G=12×20 N=10 N。 (2)杠杆做的有用功W有=Gh=20 N×0. 1 m=2 J,额外功为克服杠杆自重做的功,W额=G杆h=5 N×0. 1 m=0. 5 J,总功W总=W有+W额=2 J+0. 5 J=2. 5 J,则杠杆的机械效率η=W有W总=2J2. 5J=80%。 6- 配套讲稿:
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